/* Chronometer gemäss Aufgabe 3:
 * Start und Stop-Taste für Zeitmessung. Die gestoppte Zeit 
 * wird laufend und bei Betätigung der Stop-Taste angezeigt.
 * Zusätzlich werden die besten fünf gemessenen Zeiten inkl. deren Rang angezeigt.
 * Per Next-Taste kann durch die Zeiten "geblättert" werden.
 * Die Zeiten bleiben bei ausgeschaltetem Arduino erhalten (im EEPROM gespeichert). 
 * Nur wenn die Reset-Taste betätigt wird, werden alle Zeiten zurückgesetzt.
 */
 
#include <EEPROM.h>
#include <SoftwareSerial.h>
#include <Wire.h> 
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

// create object of class LiquidCrytal_I22 and define parametes:
LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F, 2, 1, 0, 4, 5, 6, 7, 3, POSITIVE);

// Konstanten festlegen (für bessere Lesbarkeit des Codes):
#define startPin 5
#define stopPin 4
#define resetPin 3
#define nextPin 2
#define debounce 150  // Wartezeit zur "Entprellung" der Tasten (Millisekunden)

// Folgende Variable speichert den Status der Zeitmessung
bool timeRunning; 

// Folgende Variablen speichern die Zeiten in Millisekunden:
unsigned long startTime;
unsigned long currentTime;
unsigned long stoppedTime;
unsigned long bestTimes[5];   // Array mit den besten fünf Zeiten
unsigned long tempTime;       // Zwischenspeicher für den Wertetausch bei der Sortierung

// Folgende Variablen dienen der Anzeige im Format MM:SS:HH:
unsigned int minutes;
unsigned int seconds;
unsigned int hundreds;
char timeString[] = "00:00:00";

// Variable für den anzuzeigenden Rang:
uint8_t rank;

// Array für EEPROM-Adressen:
int addresses[5] = {0,3,6,9,12};


void setup() {
  /*Für Debugging:
  pinMode(13, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);*/
  
  // Eingänge definieren:
  pinMode(startPin, INPUT_PULLUP);
  pinMode(stopPin, INPUT_PULLUP);
  pinMode(resetPin, INPUT_PULLUP);
  pinMode(nextPin, INPUT_PULLUP);
 
  // Variablen definieren bzw. auf Initial-Werte setzen:
  timeRunning = 0;
  startTime = 0;
  currentTime = 0;
  stoppedTime = 0;
  rank = 0;

  // Beste fünf Zeiten aus EEPROM lesen:
  readTimesEEP();
 
  // Anzeige vorbereiten: 
  lcd.begin(16,2);               // initialize the lcd 
  lcd.clear(); 
  lcd.setCursor(0, 0);                  
  lcd.print("Jetzt:");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("Rang  :");
  updateTimes();
}


void loop() {
  
  if(timeRunning == 1){
    currentTime  =  millis() - startTime;
    lcd.setCursor(8, 0);
    showTime(currentTime);
  }
  
  if (digitalRead(startPin) == LOW) {
     delay(debounce);
     startTime = millis();
     stoppedTime = 0;
     currentTime = 0;
     timeRunning = 1;  
  }
  
  if (digitalRead(stopPin) == LOW) {
     delay(debounce);
     stoppedTime =  millis() - startTime;   
     // Falls gestoppte Zeit kleiner als fünft-beste Zeit ODER falls diese = 0:
     if(stoppedTime < bestTimes[4] || bestTimes[4] == 0){
        bestTimes[4] = stoppedTime;
        sortTimes();
        storeTimesEEP();
     }
     updateTimes();
     timeRunning = 0;
  }

  if(digitalRead(resetPin) == LOW) {
    delay(debounce);
    stoppedTime = 0;
    for(uint8_t i=0;i<5;i++){
      bestTimes[i] = 0;
    }
    updateTimes();
    storeTimesEEP();
    timeRunning = 0;
  }

  if(digitalRead(nextPin) == LOW){
    delay(debounce);
    if(rank == 4){
      rank = 0;
    }
    else{
      rank +=1;
    }
    updateTimes();
  }
  
}

void sortTimes(){
    // Nullen im Array temporär durch hohe Zahlen ersetzen: 
    for(uint8_t i = 0; i<5;i++){
      if(bestTimes[i] == 0){
        bestTimes[i] = 4000000; // max. Wert zu stoppen = 3'599'999
      }
    }
    // Bubblesort:
    for(uint8_t n = 4; n>0; n--){
      for(uint8_t i = 0; i<n;i++){
        // Falls linker Wert höher als rechter ODER linker Wert = 0
        if(bestTimes[i]>bestTimes[i+1]){
           // ...beide Werte tauschen:
           tempTime = bestTimes[i];
           bestTimes[i] = bestTimes[i+1];
           bestTimes[i+1] = tempTime;
         }
      }
    }
    // Hohe Zahlen im Array wieder durch Nullen ersetzen: 
    for(uint8_t i = 0; i<5;i++){
      if(bestTimes[i] == 4000000){
        bestTimes[i] = 0; // max. Wert zu stoppen = 3'599'999
      }
    }
}

void updateTimes(){
    lcd.setCursor(8, 0);
    showTime(stoppedTime);
    lcd.setCursor(5,1);
    lcd.print(rank+1);
    lcd.setCursor(8, 1);
    showTime(bestTimes[rank]);
}

void showTime(unsigned long timeMS){
    // Minuten, Sekunden und Hundertstel berechnen:
    minutes = timeMS/60000;
    seconds = (timeMS-minutes*60000)/1000;
    hundreds = (timeMS-minutes*60000-seconds*1000)/10;
    // Werte im gewünschten Format in Array timeString schreiben:
    sprintf(timeString,"%02d:%02d:%02d", minutes, seconds, hundreds);
    // ...und ans LCD ausgeben:
    lcd.print(timeString);
}

void storeTimesEEP(){
    byte byte0; // byte0 = 0...255
    byte byte1; // byte1 = 256...65'535
    byte byte2; // byte2 = 65'536...16'777'215
    for(uint8_t i=0;i<5;i++){
      byte0 = (bestTimes[i] & 0x0000FF);
      byte1 = (bestTimes[i] & 0x00FF00) >> 8;
      byte2 = (bestTimes[i] & 0xFF0000) >> 16;
      EEPROM.write(addresses[i],byte0);
      EEPROM.write(addresses[i]+1,byte1);
      EEPROM.write(addresses[i]+2,byte2);
    }
}

void readTimesEEP(){
     byte byte0; // byte0 = 0...255
     byte byte1; // byte1 = 256...65'535
     byte byte2; // byte2 = 65'536...16'777'215
     for(uint8_t i=0;i<5;i++){
        byte0 = EEPROM.read(addresses[i]);
        byte1 = EEPROM.read(addresses[i]+1);
        byte2 = EEPROM.read(addresses[i]+2);
        bestTimes[i] = byte0 + (byte1 << 8) + (byte2 << 16);
     }
}